Каолін та його промислове застосування
Патрісія Н. Ольвера Венегас [а], Летиція Е. Ернандес Крус [б]
Резюме
Цей нарис описує значення каоліну, його властивості та значення в Мексиці, характеристики, яким він повинен відповідати відповідно до основних галузей промисловості, а також обмеження щодо його використання через існування деяких домішок, головним чином заліза, які, як правило, містяться у вигляді оксиди та гідроксиди, які надають йому коричнево-бежевого кольору залежно від вмісту цього елемента. Акцентовано увагу на необхідності видалення заліза різними методами (фізичними та хімічними), включаючи відновне вилуговування, метод, впроваджений в Академічній науці про Землю та матеріалознавство Інституту фундаментальних наук та техніки Автономного державного університету Ідальго, за відмивання.
Ключові слова: Каолін, промислове застосування, залізо.
Анотація
У цьому есе ми описали значення каоліну, їх властивості та значення в Мексиці, його особливості відповідно до їх промислового застосування, а також обмеження щодо його використання через деякі домішки, переважно залізо, як правило, вміст у вигляді оксидів та гідроксидів, які надають коричнево-бежевий забарвлення, залежно від вмісту цього елемента. Ми наголошуємо на необхідності видалення заліза для його відбілювання за допомогою декількох методів (фізичних та хімічних), включаючи відновне вилуговування, метод, впроваджений в Академічній науці про Землю та матеріали в галузі фундаментальних наук та Інженерному інституті університету Ідальго.
Ключові слова: Каолін, промислове застосування, залізо.
Вступ
Фігура 1. Основні держави-виробники каоліну в Мексиці.
Джерело: http://201.131.19.30/Estudios/Mineria/
Малюнок 2. Застосування каоліну в паперовій, гумовій та лакофарбовій промисловості залежить від його властивостей.
Джерело: http://www.arcichamotas.com/ESPAOL/arcicha2.gif
Каолін промислового застосування
Папір. Одне з найважливіших застосувань цієї глини - у паперовій промисловості, вона покращує друк і робить поверхню листа білішою та гладшою. Каолін використовується як наповнювач у проміжках аркуша та додає сприйнятливість чорнила та непрозорість аркуша паперу.
Він також використовується як покриття на поверхні аркуша, забезпечуючи чітку фотографічну ілюстрацію та яскраві кольорові відбитки. Найважливішими властивостями цієї глини для паперової промисловості є; його блиск, низька в'язкість, неабразивність, контроль розміру частинок і його плоска поверхня у вигляді шестикутних пластин. Властивості потоку або реології дуже важливі для каоліну, що використовується в основному для паперового покриття, оскільки вони впливають на вагу покриття, гладкість, текстуру та інші властивості аркуша (Мюррей, 1961).
Живопис. Фарба є дуже важливим ринком для каоліну, хоча і меншим, ніж ринок паперу. Близько 600 000 тонн щорічно використовується у всьому світі для нанесення пігменту в фарбах. Він розуміється як розширювач, один із компонентів фарб, що змінює блиск, його потокові характеристики, керованість та властивості плівки.
Основне використання - це нанесення пігменту для внутрішніх латексних фарб на водній основі. Він також використовується у зовнішніх промислових грунтовках на основі олійних фарб (основні фарби). Сприяє миттю з використанням цієї глини, що полягає в легкості видалення плями шляхом промивання та утримання емалі (здатність речовини перешкоджати потраплянню емалі у внутрішню частину її структури) (Мюррей, 2007).
Кераміка. До складу кераміки входить широкий асортимент виробів, в яких використовується каолін. Сюди входить посуд, сантехнічний посуд, кахель, електричний фарфор, кераміка та вогнестійкість.
Каоліни як основний інгредієнт основних керамічних виробів. Термін кераміка відноситься до виготовлення виробів з глиняного матеріалу шляхом застосування високих температур. Властивості глинистих матеріалів змінюються залежно від складу мінеральної глини та її властивостей, таких як розподіл частинок за розмірами, наявність органічних речовин та склад неглинистого мінералу. Склад мінеральної глини є найважливішим фактором, він визначає властивості кераміки. Каолініт є найбільш широко використовуваною мінеральною глиною в керамічних цілях завдяки своїм фізико-хімічним властивостям, що надаються обробці кераміки та кінцевих виробів. Найважливішими властивостями, які каолін надає кераміці, є пластичність, стійкість до зеленого кольору, стійкість до висихання, стійкість до випалу, колір, вогнетривкість, легке виливання або заливання в туалетах, низьке або нульове поглинання води та контроль усадки або стискання (Murray, 2007).
Гума. Каолін використовується в каучуку як пігмент через його порівняно низьку вартість і білизну порівняно з іншими. Крім того, він використовується як наповнювач, надаючи виробам стійкість, стирання і жорсткість, як синтетичних, так і виробів з натурального каучуку; продукти краще видавлюються після додавання наповнювача цієї глини. Щорічні тонни каоліну, що використовуються для заповнення каучуком, оцінюються приблизно в 600 000 Т (Мюррей, 1961).
Пластмаси. Каолін використовується як наповнювач для пластмас, оскільки він допомагає отримати гладку поверхню, зменшує розтріскування і усадку під час затвердіння, затемнює склопластиковий малюнок при використанні в якості арматури, покращує термостійкість, сприяє підвищенню сили удару, покращує стійкість до хімічних впливів і зносу і допомагає контролювати властивості потоку. Найважливіше використання каоліну в полівінілхлоридних (ПВХ) покриттях на дротах і кабелях. Як правило, чим дрібніший розмір частинок каоліну, тим краще посилення фізичних властивостей усіх полімерів (Мюррей, 2007).
чорнило. Основним неорганічним пігментом, що використовується в фарбах, є каолін. Найбільш важливим використанням каоліну в чорнилах є поліпшення утримання чорнила та збільшення кольору та білого пігменту. Для того, щоб зберегти блиск у чорнильній плівці, розширювач каоліну не повинен мати такий товстий розмір частинок, його розмір коливається від 0,2 до 0,5 мкм. Каолін є хорошим розкидувачем, оскільки він має низьку стираність, легку диспергуваність та низьку абсорбцію масла, що мінімізує знос друкарської форми. Крім того, шестикутна форма тромбоцитів каолініту зменшує проникність плівки, що допомагає утримувати транспортний засіб на поверхні (Чорнильний носій - це рідка частина чорнила, яка, як випливає з назви, несе пігмент на субстрат) (Мюррей, 2007).
Обмеження промислового застосування каоліну
Для цих застосувань потрібен вибілений каолін. Однак поклади каоліну забруднені (Ambikadevi & Lalithambika, 2000). Наявність домішок, зокрема заліза, надає каоліну кольору, що впливає на його корисність для різних видів застосування (Saikia et al., 2003). Як правило, якість каоліну вимірюється вмістом заліза, і каолін регулярно супроводжується деякими мінералами заліза, такими як гематит, магнетит, гетит, маггеміт, пірит тощо. (González & Ruiz, 2006). Ці оксиди та гідроксиди зменшують індекс білизни каоліну, в результаті чого утворюються глини з коричнево-жовтим кольором (бежевим) залежно від вмісту заліза (див. Малюнок 3) (Cameselle et al., 1995).
Тому необхідно видалити залізо з каоліну. Значні зусилля докладено для виведення заліза з каоліну фізичними та хімічними засобами. У той час як фізичні процеси використовують флотацію, магнітну сепарацію високої інтенсивності (HGMS), селективну флокуляцію або комбінацію цих процедур, хімічна обробка використовує розчинення заліза в кислотних розчинах (вилуговування). При видаленні заліза методи фізичного розділення, як правило, менш ефективні, ніж хімічні (Veglio et al., 1996).
Висновок
Існує велика потреба споживати цей мінерал у Мексиці для його різноманітного промислового застосування, однак необхідно було імпортувати каолін високої чистоти через відсутність досліджень та розробок у цьому відношенні (див. Малюнок 4). Компанія Freedonia Group, яка займається вивченням бізнес-досліджень на основі сировини, провела статистичні дослідження споживання каоліну та підрахувала, що до 2013 року для задоволення потреб у цьому мінералі у всьому світі буде потрібно приблизно 24,8 млн. Тонн (Freedonia, 2012 ). Важливо заглибитися в це дослідження за допомогою інноваційних процесів, які є початком нового шляху вивчення очищення каоліну (видалення заліза). У цьому сенсі в даний час в Академічній галузі наук про землю та матеріалів Інституту фундаментальних наук та техніки Автономного університету штату Ідальго відбілювання каолінових глин з міста Уаякокотла Веракрус, Мексика, вивчається засобами редукційного вилуговування. (Olvera et al., 2012; Olvera et al., 2013).
Малюнок 4. Мексиканський імпорт каоліну в 2002 році за країною походження.
Джерело: http://201.131.19.30/Estudios/Mineria/
Список літератури
Амбікадеві, В., і Лалітамбіка, М. (2000). Вплив органічних кислот на видалення заліза із заліза, забарвленого каолінітом. Прикладна глиняна наука, 16 (3-4), 133-145.
Cameselle, C., Núñez, M. J., Lema, J. M., & Pais, J. (1995). Вилуговування заліза з каолінів відпрацьованим бродильним розчином: вплив температури, рН, збудження та концентрації лимонної кислоти. Журнал промислової мікробіології, 14, 288-292.
Фредонія. (Лютий 2012 р.). Отримано у 2013 році, зі світового Каоліну до 2015 року - Дослідження ринку промисловості, Частка ринку, Розмір ринку, Продажі, Прогноз попиту, Лідери ринку, Профілі компаній, Тенденції галузі: http://www.freedoniagroup.com/World-Kaolin.html
González, J., & Ruiz, M. d. (2006). Відбілювання каолінів і глин хлоруванням заліза та титану. Прикладна наука про глину, 33, 219-229.
Мюррей, Х. (2007). Прикладна мінералізація глини: випадки, обробка та застосування каолінів, бентонітів, палигорскітесепіоліту та загальних глин. Нідерланди: Elsevier.
Мюррей, Х. (1961). Промислове застосування каоліну. Глини та глинисті мінерали, 10 (1), 291-298.
Olvera, P., Hernández, L., & Lapidus, G. (2013). Вивчення кінетики розчинення заліза в каолінітовій глині з використанням тіосульфату натрію та лимонної кислоти. XXII Міжнародний конгрес видобувної металургії. Ермосільо Сонора, Мексика.
Olvera, P., Hernández, L., & Lapidus, G. (2012). Дослідження видалення заліза з каолінової глини за допомогою відновного вилуговування. XXI Міжнародний конгрес видобувної металургії. Мексика ДФ.
Сайкія, Н., Бхаралі, Д., Сенгупта, П., Бордоло, Д., Госвамі, Р., Сайкія, П. та ін. (2003). Характеристика, збагачення та використання каолінітової глини з Ассаму, Індія. Прикладна наука про глину, 24, 93-103.
Секретаріат економіки. (2004). Відновлені в 2013 році родовища каоліну в північно-східному регіоні Веракруза є найбагатшими в країні завдяки їх кількості та якості: http://portal.veracruz.gob.mx/pls/portal/docs/PAGE/CEJM/
Секретаріат економіки. (Жовтень 2007). Отримано у 2013 році з профілю ринку Каоліну: http://www.economia.gob.mx/files/comunidad_negocios/industria_comercio/
Veglio, F., Passariello, B., Toro, L., & Marabini, A. M. (1996). Розробка процесу відбілювання каоліну, що представляє промисловий інтерес, оксаловою, аскорбіновою та сірчаною кислотами: попереднє дослідження із використанням статистичних методів експериментального проектування Ind. Eng. Chem. Res., 35, 1680-1687.
[a] Докторант кафедри матеріалознавства
[b] Професор-дослідник академічної галузі наук про Землю та матеріали